本发明公开了一种催化臭氧与气相双氧水/水生成羟基自由基的催化剂及其应用，该催化剂的活性成分为Fe2O3、Al2O3和钛硅分子筛TS?1，所述Fe2O3和Al2O3负载在钛硅分子筛TS?1上。本发明还提供了由该催化剂、拟薄水铝石和蜂窝陶瓷组成的整体式催化剂，以及催化剂的制备方法和低温烟气的脱硝方法。本发明催化剂制备方法简单、原料易得，能催化臭氧与气相双氧水/水反应，生成羟基自由基，增加了氧化效率，显著减少了臭氧和双氧水的使用量，降低了运行成本，可以应用于焦化厂、烧结机、玻璃炉窑、中小型锅炉等工业设备的低温烟气脱硝，应用广泛。
